不同波长的激光器通过法布里-珀罗腔相对于铯原子谱线的锁定 被引量：12

1

作者 杜志静 张玉驰 +3 位作者 王晓勇 闫树斌 张天才 王军民 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期452-457,共6页

采用共焦法布里珀罗腔(CFP)作为桥梁,可以实现不在原子、分子跃迁线附近的单频激光器相对于原子、分子跃迁线的锁定,从而可以有效地抑制激光频率的漂移。在实验中通过射频频率调制光谱技术结合饱和吸收光谱(SAS)将自制852nm光栅外腔反... 采用共焦法布里珀罗腔(CFP)作为桥梁,可以实现不在原子、分子跃迁线附近的单频激光器相对于原子、分子跃迁线的锁定,从而可以有效地抑制激光频率的漂移。在实验中通过射频频率调制光谱技术结合饱和吸收光谱(SAS)将自制852nm光栅外腔反馈半导体激光器锁定到铯6S1/2Fg=4-6P3/2Fe=4、5交叉线上,通过Pound-Drever-Hall(PDH)射频边带技术将作为桥梁的共焦法布里珀罗腔锁定在852nm激光频率上。再通过PDH方法将830nm和908nm两台远离铯原子D2线的外腔半导体激光器同时锁定在作为桥梁的共焦法布里珀罗腔上,实现了830nm和908nm两台激光器相对于铯原子跃迁线的锁定。由锁定后的误差信号估算,20s内852nm激光器相对于铯原子Fg=4-Fe=4、5交叉线的频率起伏小于±540kHz,830nm、908nm激光器相对于共焦法布里珀罗腔的频率起伏分别小于±340kHz和±60kHz,共焦法布里珀罗腔相对于852nm激光的频率起伏小于±550kHz。 展开更多

关键词 量子光学 共焦法布里-珀罗腔 射频频率调制光谱技术 饱和吸收光谱 PDH射频边带技术 稳频

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自动稳频半导体激光器研究 被引量：13

2

作者 张胤 王青 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期12-16,共5页

实现了一种新的稳频方案。通过对饱和吸收信号进行检测,得到半导体激光器频率的变化量,利用温度粗调、电流细调的方法对半导体激光器进行稳频,根据此思路设计了基于单片机控制的稳频系统的硬件电路及软件辅助锁频程序。经实验验证,该系... 实现了一种新的稳频方案。通过对饱和吸收信号进行检测,得到半导体激光器频率的变化量,利用温度粗调、电流细调的方法对半导体激光器进行稳频,根据此思路设计了基于单片机控制的稳频系统的硬件电路及软件辅助锁频程序。经实验验证,该系统实现了开机自动稳频,已经连续稳定工作超过180天,得到秒级稳定度4.57×10-11,千秒级稳定度3×10-12,近万秒级稳定度2.78×10-12的稳定度指标。为实现稳频半导体激光器的小型化和模块化提供了一种途径。 展开更多

关键词 激光器 频率稳定度 饱和吸收谱

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Rb原子饱和吸收光谱实验教学系统 被引量：7

3

作者 孙文博 张慧云 +2 位作者 郑盟锟 王合英 陈宜保 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2020年第8期154-161,194,共9页

饱和吸收光谱(saturated absorption spectroscopy,简称SAS)是一种常用的精密激光光谱技术,可用于消除光谱中的多普勒展宽。该技术是磁光阱实验体系的重要组成部分,是冷原子研究领域实验开展的基础。清华大学近代物理实验室自主设计和... 饱和吸收光谱(saturated absorption spectroscopy,简称SAS)是一种常用的精密激光光谱技术,可用于消除光谱中的多普勒展宽。该技术是磁光阱实验体系的重要组成部分,是冷原子研究领域实验开展的基础。清华大学近代物理实验室自主设计和建设了饱和吸收光谱教学实验装置,并用于教学实践。使学生通过该实验学习理解原子能级、光谱展宽机制、吸收谱原理、微分谱应用方法等,并通过数据分析计算Rb原子气体温度、激发态寿命等,拓展眼界,启发兴趣,让学生对冷原子物理研究领域有更深入的理解。 展开更多

关键词 饱和吸收光谱 多普勒展宽 自然展宽 超精细结构 交叉峰

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同位素原子饱和吸收谱稳频的拉曼激光方案

4

作者 王玉平 朱磊 +3 位作者 仲嘉琪 王谨 李润兵 令维军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期33-41,共9页

提出一种基于同位素原子饱和吸收谱稳频的拉曼激光方案,并应用于原子干涉仪激光系统的小型化。该方案使用同位素原子吸收泡代替现有拉曼光方案中的移频或调制光学器件,以实现拉曼激光的稳频和失谐,使光路和电路同时简化。针对^(85)Rb原... 提出一种基于同位素原子饱和吸收谱稳频的拉曼激光方案,并应用于原子干涉仪激光系统的小型化。该方案使用同位素原子吸收泡代替现有拉曼光方案中的移频或调制光学器件,以实现拉曼激光的稳频和失谐,使光路和电路同时简化。针对^(85)Rb原子干涉仪,^(87)Rb原子D2线的饱和吸收谱被用于对拉曼激光进行稳频,稳频后的拉曼激光红失谐在GHz量级,线宽约为80 kHz。将该拉曼激光用于原子干涉仪获得了对比度为20%的干涉条纹,重力测量的灵敏度为345μGal/Hz1/2。连续24 h重力测量数据的阿伦方差显示原子干涉仪的分辨率约为2×10^(−8)g@7500 s。该拉曼激光的频率噪声引起的单次重力测量噪声优于1μGal,完全可以满足μGal量级的重力测量需求。该拉曼激光方案有助于推动原子干涉仪激光系统的小型化、轻量化和实用化。 展开更多

关键词 原子干涉 激光冷却 拉曼激光 饱和吸收谱 电光调制器

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高热稳定性高精细度光学法布里-珀罗腔系统 被引量：4

5

作者 王兴昌 李少康 +1 位作者 李刚 张天才 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期168-172,共5页

设计了由超低膨胀玻璃材料制作的光学法布里-珀罗(F-P)腔及其真空控温系统,通过双重控温系统实现了F-P腔在环境温度为10~40℃范围的精确控制,该系统在24h内的温度波动约为±0.004℃。通过分析F-P腔的共振频率和铯原子饱和吸收谱,获... 设计了由超低膨胀玻璃材料制作的光学法布里-珀罗(F-P)腔及其真空控温系统,通过双重控温系统实现了F-P腔在环境温度为10~40℃范围的精确控制,该系统在24h内的温度波动约为±0.004℃。通过分析F-P腔的共振频率和铯原子饱和吸收谱,获得了F-P腔的共振频率和腔体材料膨胀系数随温度的变化。通过对测得的数据进行拟合,可以精确确定零膨胀温度为29.286±0.057℃。所提出的温度控制系统有望获得热稳定度为3.494×10^(-14)的光学频率标准。 展开更多

关键词 测量 法布里-珀罗腔 饱和吸收光谱 热膨胀

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用于POP铷原子钟的DFB激光器自动稳频技术研究 被引量：4

6

作者 鱼志健 薛文祥 +5 位作者 赵文宇 李孝峰 陈江 阮军 杜志静 张首刚 《时间频率学报》 CSCD 2015年第3期129-138,共10页

针对传统手动稳频需要有人值守的弊端,基于饱和吸收谐波稳频的原理,设计了一套可实现对分布反馈式(distributed feedback,DFB)半导体激光器频率长期锁定的自动稳频系统。整套系统以STM32微控制器为核心,在此基础上进行自动稳频软件程序... 针对传统手动稳频需要有人值守的弊端,基于饱和吸收谐波稳频的原理,设计了一套可实现对分布反馈式(distributed feedback,DFB)半导体激光器频率长期锁定的自动稳频系统。整套系统以STM32微控制器为核心,在此基础上进行自动稳频软件程序设计,具有体积小和抗干扰强的特点。经实验测试,该系统能够实现自动稳频,并在失锁后快速自动回锁。在实验室环境下,连续稳定工作超过一个月仍然保持锁定状态,失锁后能在1 s内重新锁定,锁定后线宽为5 MHz。作为抽运和探测光源,DFB激光器长期连续锁定的实现,为实现脉冲激光抽运(pulsed optically pumped,POP)铷原子钟在空间应用环境下长期无人干预稳定运行奠定了技术基础。 展开更多

关键词 激光器自动稳频 饱和吸收光谱 POP铷原子钟 DFB激光器

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基于原子吸收光谱的碱金属气室内多种混合气体压强测量方法 被引量：4

7

作者 池浩湉 王许琳 全伟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期948-952,共5页

碱金属气室是基于原子无自旋交换碰撞弛豫的超高灵敏惯性和磁场测量装置的核心敏感器件。碱金属气室内气体的含量会对原子的弛豫以及系统其他参数的选取产生很大的影响,因此精密测量气室内混合气体各自的压强具有重要的意义。当气室内... 碱金属气室是基于原子无自旋交换碰撞弛豫的超高灵敏惯性和磁场测量装置的核心敏感器件。碱金属气室内气体的含量会对原子的弛豫以及系统其他参数的选取产生很大的影响,因此精密测量气室内混合气体各自的压强具有重要的意义。当气室内存在气体时谱线会出现压力展宽和频移,且压力展宽远大于自然展宽和多普勒展宽,因此仅考虑压力展宽。利用压力展宽、频移的大小与气体压强存在的函数关系,提出一种基于原子吸收光谱的碱金属气室内多种混合气体压强测量方法。通过扫描碱金属原子的吸收光谱,得到光学深度曲线,并用洛伦兹函数对其拟合,测得多种混合气体引起的单种碱金属原子的混叠压力展宽和频移,再根据已知的单种、单位压强气体引起的单种碱金属原子的压力展宽和频移,联立计算得到多种气体各自的压强。当存在n种碱金属时,最多可以测量4n种混合气体的压强。仿真结果表明,该方法适用于入射激光未被原子完全吸收的情况;激光功率和频率的波动在1%~10%的数量级时,测量精度影响低于0.4%的数量级,而温度波动在1%~10%的数量级时,测量精度影响高达30%的数量级。 展开更多

关键词 原子吸收光谱 气体压强 压力展宽 频移

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利用Doppler展宽的Zeeman光谱实现钛宝石激光器的稳频 被引量：3

8

作者 江开军 李可 +1 位作者 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期177-180,共4页

实现了一种可靠而又简单的用Doppler展宽的Zeeman光谱对连续单纵模钛宝石激光器进行稳频的方法。这种方法所需激光输出功率小于1 mW,激光器频率的长期稳定度小于1 MHz/h,且不受激光输出功率起伏的影响,频率锁定点可以在多谱勒展宽范围... 实现了一种可靠而又简单的用Doppler展宽的Zeeman光谱对连续单纵模钛宝石激光器进行稳频的方法。这种方法所需激光输出功率小于1 mW,激光器频率的长期稳定度小于1 MHz/h,且不受激光输出功率起伏的影响,频率锁定点可以在多谱勒展宽范围里随意调节。 展开更多

关键词 激光技术 Zeeman光谱 饱和吸收光谱 激光线宽

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原子陀螺仪用激光稳频技术进展与趋势分析 被引量：4

9

作者 庄铭今 范晓婷 +1 位作者 王天顺 刘院省 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第6期1-6,共6页

半导体激光器作为原子陀螺仪的核心器件,用于原子冷却、原子极化和信号探测等。半导体激光器易受环境温度、振动和磁场等因素干扰而造成激光频率的跳模和漂移,会直接影响原子陀螺仪的性能。结合原子陀螺仪的工作特点,介绍了饱和吸收光... 半导体激光器作为原子陀螺仪的核心器件,用于原子冷却、原子极化和信号探测等。半导体激光器易受环境温度、振动和磁场等因素干扰而造成激光频率的跳模和漂移,会直接影响原子陀螺仪的性能。结合原子陀螺仪的工作特点,介绍了饱和吸收光谱稳频、双色激光稳频和调制转移谱稳频的工作原理、特点和研究进展,并对激光稳频技术发展趋势进行了展望,对研制高性能原子陀螺仪具有重要参考价值。 展开更多

关键词 半导体激光器 原子陀螺仪 激光稳频技术 饱和吸收光谱

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铷D_2线饱和吸收光谱的测量 被引量：3

10

作者 赵国俭 张敬 张莲莲 《物理实验》 2008年第2期1-4,共4页

采用由同一半导体激光器发出的2束(弱探测光和强泵浦光)相向传播的激光光束,通过铷池,消除多普勒背景后,观察Rb-D2线超精细能级跃迁的饱和吸收光谱,并观测改变铷池的池温、泵浦光和信号光的功率对饱和吸收光谱的影响.

关键词 饱和吸收 稳频 半导体激光器 铷D_2线 饱和吸收光谱

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低功耗、小型化稳频激光系统的设计与实现 被引量：3

11

作者 于齐 熊炜 +2 位作者 张胤 陈徐宗 段晓辉 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期83-89,共7页

设计并实现了一种低功耗、小型化、可长期稳定运行的自动稳频激光系统。通过设计并实现高效率、低纹波的电压源,较大幅度地降低了整个系统的功耗和体积;通过设计并实现高性能温度控制电路、电流控制电路和稳频电路,得到了线宽较窄、频... 设计并实现了一种低功耗、小型化、可长期稳定运行的自动稳频激光系统。通过设计并实现高效率、低纹波的电压源,较大幅度地降低了整个系统的功耗和体积;通过设计并实现高性能温度控制电路、电流控制电路和稳频电路,得到了线宽较窄、频率稳定度较高的输出激光。该系统能够自动长期稳频,输出激光线宽约为1 MHz,稳定度指标为秒稳定度1.43×10^(-10),十秒稳定度3.90×10^(-11),百秒稳定度1.28×10^(-11),千秒稳定度2.25×10^(-11)。在稳定度略优于商用外腔半导体激光器的前提下,该激光系统电源体积缩小了约85%,整机功耗降低了约90%,为实现半导体稳频激光系统的低功耗和小型化提供了一种新的方案。 展开更多

关键词 激光器 频率稳定度 饱和吸收谱 低功耗 小型化

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DFB半导体激光抽运铷原子频标 被引量：3

12

作者 黄家强 顾源 +3 位作者 张胤 王延辉 刘淑琴 董太乾 《时间频率学报》 CSCD 2012年第2期65-69,共5页

在传统铷原子频标的基础上,利用一台780 nm的DFB半导体激光器代替铷光谱灯作为抽运光源,将激光的频率锁定在87Rb原子的循环跃迁线（52S1/2,F=2→52P3/2,F=3）上,实现了微波铷原子频标的闭环锁定,初步获得的短期稳定度指标为3.7×10... 在传统铷原子频标的基础上,利用一台780 nm的DFB半导体激光器代替铷光谱灯作为抽运光源,将激光的频率锁定在87Rb原子的循环跃迁线（52S1/2,F=2→52P3/2,F=3）上,实现了微波铷原子频标的闭环锁定,初步获得的短期稳定度指标为3.7×10-12τ-1/2（1~100 s）。 展开更多

关键词 铷原子频标 激光抽运 饱和吸收谱 频率稳定度

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饱和吸收光谱实验的教学定位与教学设计 被引量：1

13

作者 孙文博 王合英 +3 位作者 郑盟锟 陈宜保 郭旭波 张留碗 《物理实验》 2021年第9期29-34,共6页

饱和吸收光谱是冷原子物理研究领域的重要实验,是磁光阱等复杂前沿实验的技术基础,展现了量子力学原理、精密光谱技术、激光控制技术、数理实验思想等众多近代物理实验层级的教学要点.本文详细介绍了清华大学近代物理实验课程中,饱和吸... 饱和吸收光谱是冷原子物理研究领域的重要实验,是磁光阱等复杂前沿实验的技术基础,展现了量子力学原理、精密光谱技术、激光控制技术、数理实验思想等众多近代物理实验层级的教学要点.本文详细介绍了清华大学近代物理实验课程中,饱和吸收光谱实验的教学定位、教学设计思路和课堂实践情况,并展现了该实验在层进式教学、学生认知规律研究、学生创新能力养成方面的作用和价值. 展开更多

关键词 饱和吸收光谱 量子物理 教学设计 创新教育

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利用压致展宽测量铯气室内的压强

14

作者 刘强 曾宪金 +2 位作者 张军海 黄宗军 孙伟民 《黑龙江大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2010年第6期814-817,共4页

在研究原子自旋极化时,需在碱金属气室充入适当的缓冲气体,但缓冲气体会导致谱线的增宽。介绍了充入适当氦气(He)的铯(Cs)原子气室的制作方法,采用DFB852 nm半导体激光器测量了纯Cs原子气室和充入一定量He气的Cs原子气室的吸收光谱,利... 在研究原子自旋极化时,需在碱金属气室充入适当的缓冲气体,但缓冲气体会导致谱线的增宽。介绍了充入适当氦气(He)的铯(Cs)原子气室的制作方法,采用DFB852 nm半导体激光器测量了纯Cs原子气室和充入一定量He气的Cs原子气室的吸收光谱,利用Cs原子饱和吸收谱来标定频率,得到铯(Cs)原子吸收光谱线的半峰值全宽度,分析了各种因素对线宽的影响,并利用谱线宽度推断气室内气体的压强值。 展开更多

关键词 Cs压致展宽 饱和吸收谱 洛伦兹函数 多普勒展宽

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基于C8051F020单片机的半导体激光器稳频系统 被引量：1

15

作者 张胤 王斯琦 《吉林大学学报（信息科学版）》 CAS 2014年第5期471-475,共5页

为推进半导体激光器稳频技术向数字化、智能化发展,提出一种基于C8051F020单片机的数字辅助稳频方法。该方法通过对饱和吸收信号进行检测,得到半导体激光器频率变化的误差量,再利用对误差信号的计算处理反馈给电流控制及温度控制,从而... 为推进半导体激光器稳频技术向数字化、智能化发展,提出一种基于C8051F020单片机的数字辅助稳频方法。该方法通过对饱和吸收信号进行检测,得到半导体激光器频率变化的误差量,再利用对误差信号的计算处理反馈给电流控制及温度控制,从而对半导体激光器进行稳频,并据此思路设计了稳频系统的硬件电路及软件辅助锁频程序。经实验验证,该系统实现了开机自动稳频,在失锁后能重新锁定,得到秒稳8.39×10-11,千秒稳7.99×10-12的稳定度指标。 展开更多

关键词 半导体激光器 频率稳定度 饱和吸收谱 单片机

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